RISC-V单板计算机发展现状

电子发烧友网报道（文/吴子鹏）单板计算机是一个“年轻”的术语，诞生于2018年，是指将微处理器、存储器与接口部件安装在同一块印制板上的计算机。
 
单板计算机又简称为单板机，和其名称最接近的是单片机，不过两者在系统组成上有明显的不同。单板机的概念上面已经介绍过，单片机大家也较为熟悉，是将微处理器、存储器与接口部件集成在一块芯片上。对于RISC-V发展而言，我们近一段时间已经看到非常多的RISC-V MCU，今天我们就来看一下RISC-V单板机的发展情况。
 
单板机因其外形小、灵活性高、超耐用且性能出色等优点，在嵌入式物联网和边缘计算领域有重要的应用。尤其是适用于一些严苛的工业使用环境中，在这些场景下，部署空间狭小无法放置普通计算机和散热设备，同时又对操作系统运行有一定的需求，那么工业级单板机就是最适合的。
 
根据GIR (Global Info Research)的调研数据，2021年全球单板机（SBC）营业额为21.33亿美元，到2028年有望成长到29.02亿美元。虽然从市场规模上看，单板机比MCU市场规模小很多，不过也是物联网发展的重要一环，对于RISC-V发展和落地大有益处。
 
“国内首款RISC-V单板机”于去年年初正式发布，来自赛昉科技。这款基于Linux操作系统的RISC-V单板机命名为“星光”，经历了两年多的自主研发，在无风扇、体积小、功耗低的基础上，具备目前台式计算机的各种可扩展性功能，极大地降低了RISC-V的准入门槛，可以应用在机械、交通、能源等诸多领域。根据介绍资料，“星光”面积只有85mm x 70mm，价格仅为868元（119美金）起，这款单板机搭载昉·惊鸿 JH7100 SoC，芯片采用双核64位高性能RISC-V CPU，自带2MB的二级缓存，工作频率最高可达1.2GHz。
 

 
图源：赛昉科技

 
当然，有些人也将“星光”定义为“全球首款RISC-V单板机”，证明我国在这方面的起步是比较早的。“星光”一经发布，在国外也引起了广泛的关注，YouTube上面的知名科技博主纷纷抢先体验，并形成了积极的讨论。在“2022（第七届）思维实验室论坛”上，“星光”也被评为集成电路领域的“2021年度产品”。
 
今年5月，openEuler官方宣布，欧拉开源操作系统（openEuler）在赛昉科技的昉·星光RISC-V单板机上成功运行，基础软件适配成功，整体运行过程较为流畅，外设工作正常，这让“星光”再次引起了广泛的关注。
 
目前国内除了“星光”，比较受关注的RISC-V单板机还有RVBoards-D1-哪吒。
 
RVBoards-D1-哪吒基于全志D1 单核玄铁C906 64-位RISC-V 处理器芯片打造，该芯片主频为1.0 GHz，配有HiFi4 DSP、G2D 2D图像加速器。在RVBoards-D1-哪吒上，除了存储资源，还有视频、音频、USB和网络连接等丰富的接口资源。据悉，RVBoards-D1-哪吒在国内的售价为99美元，国内为599元人民币。
 

 
图源：澎峰科技

 
笔者之所以没有赞同一些人将“星光”定义为“全球首款RISC-V单板机”，因为在时间轨迹上，硅谷创业公司SiFive的HiFive系列明显时间更早。早在2018年，SiFive就开源了HiFive Unleashed单板机，核心芯片为 1.5GHz U540 SoC，配备 8GB DDR4 (ECC)、一个千兆以太网 (GbE) 端口、一个 microSD 插槽、FMC 连接器。
 

 
图源：SiFive

 
不过，在经过了尝鲜测试之后，很多人对HiFive Unleashed单板机仅有的8GB DDR4不是很满意。但随后于2020年 10 月发布的HiFive Unmatched 依然是8GB运存，好在SiFive在2020年12月又增发了一款 16GB RAM 的HiFive Unmatched。
 

 
图源：SiFive

 
HiFive Unmatched主板采用标准的Mini-ITX尺寸，搭载SiFive FU740 SoC，具有4个64bitSiFive U74处理器核心，搭配嵌入式64bitSiFive S7处理器核心，支持以RISC为基础的RISC-V开源指令集架构，可以搭配内置于Freedom U-SDK的U-Boot与Linux Kernel，或附随内存卡的Linux操作系统运行。HiFive Unmatched售价在665美元。
 
开放硬件公司Pine64也在大力推动RISC-V单板机的发展，该公司表示即将推出一款RISC-V单板机，“将会是最强大的RISC-V供电板”。
 
下面看看低价位的RISC-V单板机，MangoPi （芒果派）此前推出了一款售价仅为39美元的RISC-V单板机，由全志科技D1/F133A 处理器驱动，不过如此低的价格你很难获得满意的速度表现，且只有 64MB 的 DDR2 存储空间。当然， MangoPi-Nezha还不是最便宜的，Sipeed（矽速科技）推出的搭载全志科技D1 芯片的 Lichee RV仅需17美元加上5美元的运费就可以买到。
 
此外，RISC-V国际开源实验室还推出过一款对标树莓派的RISC-V单板机，命名为PicoRio。这款单板机采用全开源模式，从CPU设计，到PCB电路板设计，再到操作系统核心软件全部开源。
 
PicoRio基于开源的 64 位RISC-V多核处理器芯片，1.0 版本支持Linux和Google V8 JavaScript引擎，功耗水平比树莓派4更低，但是价格还做不到树莓派的水平。
 
能够看出，在主打商业化的RISC-V单板机方面，SiFive以及国内的赛昉科技是走的较为靠前的，一些低成本的RISC-V单板机则更多选择以全志科技D1为核心，不过目前还是无法和树莓派抗衡，除非其他配置降低到很差的程度，这对于RISC-V单板机发展是一个挑战。同时，无论是基于ARM架构的单板机，还是基于x86架构的单板机，在尺寸标准化和功能定制等方面都已经做的很好，RISC-V作为后来者，要想抢夺市场，还需要拿出更多的“诚意”。